JP2631783B2 - 超音波映像検査装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、超音波映像検査装置
に関し、詳しくは、正確な測定映像が得られ、効率よく
部品検査ができる超音波映像検査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】超音波測定装置の１つである超音波探傷
装置は、エコー受信信号（又はビデオ信号或いはＲＦ信
号）の任意の位置でゲートがかけられるようになってい
て、例えば、エコー受信信号の欠陥波にゲートをかけ、
抽出したエコー受信信号についてピークレベル等を得
て、その値の大きさで欠陥の良否を判定している。この
場合、エコー受信信号の任意の位置にゲートをかけるた
めには、ゲートパルスを任意のタイミングで発生させる
ことが必要になる。

【０００３】図３は、Ａスコープ像とそのゲートパルス
発生タイミングとの関係の説明図である。図３におい
て、２２は、水浸反射法で得られたＡスコープ像であっ
て、Ｔは送信波、Ｓは表面波（表面反射エコー）、Ｆは
欠陥波（欠陥エコー）、Ｂは底面波を示している。２３
は、周期的な測定に対応して発生する同期信号であり、
この信号の後縁（立上がり）でパルサを駆動し送信パル
スを出力する。この送信パルス信号は、エコー受信信号
２２における送信波Ｔとなって現れる。２４は、所定の
設定された時間に対応するパルス幅を持つ遅延トリガパ
ルスであり、前記同期信号２３の前縁（立下がり）を起
点として発生する。２５は、表面波検出パルスであっ
て、同期信号２３の前縁でセットされるフリップフロッ
プ出力とエコー受信信号２２のコンパレータ出力と遅延
トリガパルス２４がなくなったときとの論理積出力とし
て発生する。２６は、ゲート位置パルスであって、表面
波検出パルス２５を起点とし、設定された時間（遅延時
間）に対応するパルス幅を持つパルスとして発生する。
２７は、ゲートパルスで前記ゲート位置パルス２６の後
縁（立下がり）を起点に発生し、設定された時間に対応
するパルス幅を持つパルスである。このように、ゲート
パルス２７は、同期信号２３の発生に応じ、かつ表面波
Ｓの発生タイミングに同期して、設定された時間に設定
された幅で発生する。

【０００４】このような方式によるゲートパルスの発生
は、一般に表面波同期ゲートモードと呼ばれるものであ
って、表面波Ｓを基準にゲートをかけているので、プロ
ーブと被検体までの距離（水距離という）が変化しても
表面波Ｓからのゲート位置が変化しない特徴がある。な
お、遅延トリガパルス２４は、表面波Ｓを検出する手段
として用いるパルスであって、このパルスがＬＯＷレベ
ル（以下“Ｌ”）の期間は、表面波Ｓが検出されない。
これによりパルス発生期間の間のノイズが除去される。

【０００５】一方、ゲートをかける方式には主同期ゲー
トモードと呼ばれるもう一つの方式があって、これは、
同期信号２３を基準としてゲートパルスを発生する方法
である。すなわち、ゲート位置パルス２６は、同期信号
２３の前縁を起点として発生し、ゲートパルス２７は、
前述と同様にこのゲート位置パルス２６の後縁を起点と
して発生する。なお、いずれの場合も同期信号２３の前
縁を起点としているが、起点は、同期信号２３の後縁を
起点としてもよく、後述する実施例のように、送信波Ｔ
に対応して同期信号を発生させてこれを起点としてもよ
い。

【０００６】超音波探傷装置では、以上のような２つの
ゲートモードが選択できるようになっているものがあ
る。そして、遅延トリガパルス２４、ゲート位置パルス
２６、ゲートパルス２７の値については、特に、規格等
で定められてはいないので超音波測定装置によってまち
まちである。一例として挙げれば、遅延トリガパルス
は、 0.5〜400 μｓ程度、ゲート位置パルスは、 0.1〜
300 μｓ程度、ゲートパルスは、 0.1〜800 μｓ程度も
ののが多い。

【０００７】一方、超音波映像検査装置にあっては、通
常、焦点型のプローブが用いられ、部品等の被検体の検
査面に焦点合わせをしてＢ，Ｃスコープ像等が採取され
る。この場合に焦点に対応した位置にゲートが設定され
るが、先の表面波同期ゲートモードが採用される。その
理由は、部品等の被検体では、検査面が表面を基準に
し、表面から一定の深さ位置にある場合が多いからであ
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、部品検査の場
合には、水槽に部品を浸漬した際に部品が急激に水没さ
れるので部品表面に気泡が付着することが多い。表面に
気泡が付着すると、表面波Ｓが採れず、ゲートが設定さ
れなくなり、正確な測定映像が採取され難い。このよう
な欠点を回避するために表面波Ｓ検出のスレッシュホー
ルドレベルを低下させることが行われるが、これを低下
させると、S/N 比が悪化し、見にくい映像になり、効率
よく検査ができない欠点がある。この発明の目的は、こ
のような従来技術の問題点を解決するものであって、正
確な測定映像が得られ、効率よく部品検査ができる超音
波映像検査装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るこの発明の超音波映像検査装置は、被検査物品の表面
波の発生時点を基準としてそこから所定時間遅延させて
ゲートを発生させる表面波同期ゲートモードと前記被検
査物品に対して送信波を発生する時点又はこの送信波の
発生に同期する信号の発生時点を基準としてそこから所
定時間遅延させてゲートを発生させる主同期ゲートモー
ドとを備えていて、焦点型プローブの焦点を被検査物品
の検査面に合わせるときには表面波同期ゲートモードに
設定されかつ焦点の位置にゲートが対応して設定される
ように所定時間遅延が選択され、検査面に合焦したとき
の送信波の発生時点から表面波の発生時点までの時間を
計測して記憶し、検査面について測定を行うときには主
同期ゲートモードに設定され、記憶された時間値と焦点
位置に対応して設定された表面波同期ゲートモードにお
ける所定時間遅延の時間値との和を得て、この和の時間
を主同期ゲートモードの所定時間遅延の時間値とするも
のである。

【００１０】

【作用】このように、焦点合わせ操作のときには表面波
同期ゲートモードとし、検査面に合焦したときの送信波
の発生時点から表面波の発生時点までの時間を計測して
記憶しておき、被検査物品を測定する時点で主同期ゲー
トモードにして計測された時間値と焦点位置に対応して
設定された表面波同期ゲートモードにおける所定の時間
遅延時間値との和を主同期ゲートモードの所定時間遅延
とすることにより、ゲートの位置を表面波同期ゲートモ
ードで設定した焦点位置に固定することができる。その
結果、被検査物品の表面状態に影響されることなく、検
査面での測定映像が正しく得られ、映像における欠陥等
の判断が容易となり、検査効率を向上させることができ
る。

【００１１】

【実施例】図１は、この発明の超音波映像検査装置を適
用した超音波測定装置のブロック図、図２は、そのゲー
ト設定の説明図である。図１において、２０は、超音波
測定装置であり、プローブ４が接続された超音波探傷部
６を有している。プローブ４は、走査機構であるＸＹＺ
移動機構５に取付けられていて、プローブ４がＸＹ方向
に移動してプローブ４によりＸＹ方向に被検査物品１が
走査される。また、Ｚ方向にプローブ４を移動させるこ
とで被検査物品１に対するプローブ４の高さの設定が可
能であり、これによりプローブ４の焦点合わせが行われ
る。なお、被検査物品１は、欠陥検査の際には、通常、
水槽２の底部あるいは台座の上に置かれ、プローブ４と
ともに水３に浸された状態にある。

【００１２】超音波探傷部６は、プローブ４に送信パル
ス信号を送出し、これからエコー受信信号を受ける、い
わゆるパルサ・レシーバを内蔵し、必要に応じてオシロ
スコープ等を備える測定部であって、エコー受信信号を
増幅又は減衰してピーク検出・路程測定部７へと送出す
る。ピーク検出・路程測定部７は、超音波探傷部６とプ
ローブ４によって得られたエコー受信信号の波形に対し
て、設定されたゲート部分でエコー受信信号波形を抽出
してそのピーク値を検出する。そして、ゲート内のエコ
ー受信信号のピークレベルに応じたアナログ電圧値をそ
の内部に設けられたＡ／Ｄ変換回路８ａによりＡ／Ｄ変
換してデジタル化し、それを測定データ処理装置１６に
送出する。なお、前記のゲートは、測定データ処理装置
１６からのゲート制御信号に応じて設定される。また、
ピーク検出・路程測定部７は、表面波Ｓまでの路程測定
の制御信号を測定データ処理装置１６から受けたときに
は、エコー受信信号に対して表面波Ｓを検出するスレッ
シュホールドを設定し、送信波Ｔ（図２（ａ）参照）か
ら表面波Ｓのエコー受信信号を検出したときまでの時間
ｔTS（図２（ｅ）参照）を計測し、その時間値を測定デ
ータ処理装置１６に送出する。なお、この時間計測のデ
ータは、ピーク検出・路程測定部７内部に設けられた時
間計測回路８ｂのカウンタからデジタル値の形で得ら
れ、それがそのまま出力される。

【００１３】ここで、ピーク検出・路程測定部７により
設定されるゲートは、表面波同期ゲートモードと主同期
ゲートモードの場合があって、プローブ４の焦点を被検
査物品１の内部の検査面に合わせるときには、表面波同
期ゲートモードにおいて表面波Ｓに追従させてゲートが
設定される。このとき検出される欠陥波Ｆのピーク値が
最大になるプローブ４の高さ（Ｚ座標）が選択されるこ
とで焦点合わせが行われる。この焦点合わせが終了した
後は、主同期ゲートモードにモードが切換えられ、プロ
ーブ４の高さを固定にし、同時にゲートも焦点位置に対
応して固定され、被検査物品１に対して測定映像が採取
される。これによりゲートが焦点に固定された状態にな
り、被検査物品１の表面の状態、例えば、気泡の付着な
どに影響されることなく、正確な測定映像を採取でき
る。

【００１４】測定データ処理装置１６は、マイクロプロ
セッサ（以下ＭＰＵ）９及び、キーボード（又は操作パ
ネル、これを含めてキーボードとする。）１０、インタ
フェース１２、画像メモリ１３、メインメモリ１４、そ
して、ディスプレイ１５等を備えていて、これらがバス
１１により相互に接続されている。また、ＸＹＺ移動機
構５と、ピーク検出・路程測定部７、そして、超音波探
傷部６もインタフェース１２を介してバス１１に接続さ
れ、ＭＰＵ９により制御される。

【００１５】ＭＰＵ９は、ピーク検出・路程測定部７
（そのＡ／Ｄ変換回路８ａ、時間計測回路８ｂ）からデ
ータを受けて、メインメモリ１４にそのデータを一旦記
憶し、このデータに対してメモリに格納された種々の処
理プログラムに従って後述する処理を実行し、その結果
を画像メモリ１３に記憶して測定結果をディスプレイ１
５に表示する処理をする。ここで、メインメモリ１４に
は、モード設定プログラム１４ａと、焦点合わせプログ
ラム１４ｂ、固定ゲート設定プログラム１４ｃ、そして
測定・表示処理プログラム１４ｄ等が格納され、キーボ
ード１０から入力された検査面の表面からの深さ設定値
や被検体の音速等の測定データ、そして測定結果等のデ
ータがそのデータ記憶領域１４ｅに記憶される。

【００１６】モード設定プログラム１４ａは、ＸＹ走査
の測定に入ったときにＭＰＵ９により最初に起動され、
ＭＰＵ９は、これの実行により装置の測定モードを表面
波同期ゲートモードに設定し、焦点合わせプログラム１
４ｂを起動し、オペレータの焦点合わせ操作に対応して
プローブ４の高さが変更される都度、ピーク検出・路程
測定部７に対して路程測定の制御信号を送出してピーク
検出・路程測定部７から得られる送信波Ｔから表面波Ｓ
までの測定時間値（ｔTS，路程）を得てこの時間値ｔTS
をメモリ１４のデータ記憶領域１４ｅに記憶する。そし
て、焦点合わせが終了してキーボード１０の測定開始キ
ーが押下された時点で装置の測定モードを主同期ゲート
モードに設定して固定ゲート設定プログラム１４ｃを起
動する。

【００１７】焦点合わせプログラム１４ｂは、表面波同
期ゲートモードに設定された状態で起動され、ＭＰＵ９
により実行されて、プローブ４により形成される被検査
物品１の表面から焦点位置までの距離に対応して距離に
等しい時間値（路程）を算出してそれをゲート設定遅延
時間ｔDS（図２（ｄ）参照）としてピーク検出・路程測
定部７に送出する。その結果、ピーク検出・路程測定部
７は、その内部に設けられた遅延回路の遅延時間をｔDS
に設定する。このときには、表面波同期ゲートモードに
設定されているので、その制御信号を受けているピーク
検出・路程測定部７は、図２の（ａ）に示されるＡスコ
ープ波形の表面波Ｓの検出信号である同図（ｃ）の検出
パルス２５の立上がりを基準に遅延時間ｔDS後に所定の
パルス幅のゲートパルス２７を発生する。

【００１８】このゲートパルス２７の位置がプローブ４
の焦点位置に対応するものであり、焦点合わせ時の欠陥
波Ｆ（図２（ａ）参照）は、このゲートパルス２７によ
り抽出されて欠陥波Ｆのピーク値が最大になる位置にプ
ローブ４の高さが決定され、そこに位置決めされる。な
お、ピーク検出・路程測定部７に設定されるゲート設定
の遅延時間ｔDSは、メモリ９のデータ記憶領域１４ｅに
記憶される。したがって、焦点合わせの際にプローブ４
の高さが変化すれば、遅延時間ｔDSも変わる。

【００１９】さて、キーボード１０の測定開始キーが入
力されると、ＭＰＵ９は、モード設定プログラム１４ａ
を起動して実行する。このときには、装置は、主同期ゲ
ートモードに設定され、その後に固定ゲート設定プログ
ラム１４ｃが起動される。ＭＰＵ９は、このプログラム
を実行して主同期ゲートモードにおいてデータ記憶領域
１４ｅを参照し、その所定の領域に書込まれた送信波Ｔ
から表面波Ｓまでの時間測定値ｔTSと先の遅延時間ｔDS
との和（＝ＴDS）を算出してそれをゲート設定遅延時間
としてピーク検出・路程測定部７に送出する。その結
果、ピーク検出・路程測定部７は、内部の遅延回路に遅
延時間をＴDSに設定する。このときには、主同期ゲート
モードに設定されているので、その制御信号を受けてい
るピーク検出・路程測定部７は、図２の（ａ）に示され
るＡスコープ波形の送信波Ｔに対応する同期信号２１で
ある同図（ｂ）のパルスの立上がりを基準に遅延時間ｔ
DS後に所定のパルス幅のゲートパルス２７を発生する。
なお、同期信号２１に換えて図３に示す同期信号２３を
用いることもできる。この場合には同期信号２３の発生
時点が基準になるように遅延時間が算出されてピーク検
出・路程測定部７に送出される。

【００２０】このようにすれば、主同期ゲートモードで
も表面波同期ゲートモードでもゲートパルス２７の位置
は変わらず、測定時には焦点があった位置に対応してゲ
ートパルス２７が固定されるので、欠陥波Ｆのピーク位
置あるいはピーク値を正確に採ることができる。その結
果、被検査物品１に表面の状態に影響されるずに正確な
測定映像が得られる。

【００２１】以上説明してきたが、実施例では、送信波
の発生時点（又は送信波に同期した信号の発生時点）か
ら表面波の発生時点までの時間をピーク検出・路程測定
部７の時間計測回路により計測して、それを測定データ
処理装置１６が得てメモリに記憶しているが、エコー受
信信号を直接Ａ／Ｄ変換して測定データ処理装置１６が
取込み、測定データ処理装置１６の内部でピーク値を検
出して送信波の発生時点から表面波の発生時点までの時
間を算出してもよい。また、表面波や欠陥波についての
発生時点は、実施例ではピーク検出・路程測定部７でピ
ークを検出することで行っているが、これはピーク検出
によることなく、スレッシュホールドを設定してこれを
越えた時点でそれぞれの波の発生時点とし、これを検出
してもよい。

【００２２】

【発明の効果】以上の説明から理解できるように、この
発明にあっては、焦点合わせ操作のときには表面波同期
ゲートモードとし、検査面に合焦したときの送信波の発
生時点から表面波の発生時点までの時間を計測して記憶
しておき、被検査物品を測定する時点で主同期ゲートモ
ードにして計測された時間値と焦点位置に対応して設定
された表面波同期ゲートモードにおける所定の時間遅延
時間値との和を主同期ゲートモードの所定時間遅延とす
ることにより、ゲートの位置を表面波同期ゲートモード
で設定した焦点位置に固定することができる。その結
果、被検査物品の表面状態に影響されることなく、検査
面での測定映像が正しく得られ、映像における欠陥等の
判断が容易となり、検査効率を向上させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は、この発明の超音波映像検査装置を適
用した超音波測定装置のブロック図である。

【図２】 図２は、そのゲート設定の説明図である。

【図３】 図３は、Ａスコープ像とそのゲートパルス発
生タイミングとの関係の説明図である。

【符号の説明】

１…被検査物品、２…水槽、４…焦点型超音波探触子
（プローブ）、５…ＸＹＺ移動機構、６…超音波探傷
部、７…ピーク検出・路程測定部、８ａ…Ａ／Ｄ変換回
路、８ｂ…時間計測回路、９…マイクロプロセッサ（Ｍ
ＰＵ）、１０…キーボード、１１…バス、１３…画像メ
モリ、１４…メインメモリ、１４ａ…モード設定プログ
ラム、１４ｂ…焦点合わせプログラム、１４ｃ…固定ゲ
ート設定プログラム、１４ｄ…測定・表示処理プログラ
ム、１４ｅ…データ記憶領域、１６…測定データ処理装
置。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 焦点型プローブを有する超音波映像検査
   装置において、被検査物品の表面反射波の発生時点を基
   準としてそこから所定時間遅延させてゲートを発生させ
   る表面波同期ゲートモードと前記被検査物品に対して送
   信波を発生する時点又はこの送信波の発生に同期する信
   号の発生時点を基準としてそこから所定時間遅延させて
   ゲートを発生させる主同期ゲートモードとを備え、前記
   焦点型プローブの焦点を前記被検査物品の検査面に合わ
   せるときには前記表面波同期ゲートモードに設定されか
   つ前記焦点の位置に前記ゲートが対応して設定されるよ
   うに前記所定時間遅延が選択され、前記検査面に合焦し
   たときの前記送信波の発生時点から前記表面反射波の発
   生時点までの時間を計測して記憶し、前記検査面につい
   て測定を行うときには前記主同期ゲートモードに設定さ
   れ、前記記憶された時間値と前記焦点位置に対応して設
   定された前記表面波同期ゲートモードにおける前記所定
   時間遅延の時間値との和を得て、この和の時間を前記主
   同期ゲートモードの前記所定時間遅延の時間値とするこ
   とを特徴とする超音波映像検査装置。